DE102020206814A1

DE102020206814A1 - Lidar sensor for a vehicle

Info

Publication number: DE102020206814A1
Application number: DE102020206814.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Richter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lidar-Sensor (1) für ein Fortbewegungsmittel umfassend ein Fenster (20) mit einem ersten Bereich (22) und einem zweiten Bereich (25), einen Lichtemitter (30) und einen Lichtsensor (40), insbesondere eine Photodiode, wobei der Lichtemitter (30) eingerichtet ist, Laserlicht durch den ersten Bereich (22) des Fensters in ein Umfeld des Lidar-Sensors (1) auszusenden, wobei der zweite Bereich (25) auf einer dem Umfeld des Lidar-Sensors (1) zugewandten Seite des Fensters (20) angeordnet ist und in einem nicht benetzten Zustand eingerichtet ist, das Laserlicht des Lichtemitters (30) stärker zu streuen, als der erste Bereich (22) des Fensters (20) und wobei der Lichtsensor (40) eingerichtet ist, durch den zweiten Bereich (25) gestreute Anteile des ausgesendeten Laserlichtes des Lidar-Sensors (1) zu erfassen.

The present invention relates to a lidar sensor (1) for a means of locomotion, comprising a window (20) with a first area (22) and a second area (25), a light emitter (30) and a light sensor (40), in particular a photodiode , wherein the light emitter (30) is set up to emit laser light through the first area (22) of the window into an environment of the lidar sensor (1), wherein the second area (25) is based on the environment of the lidar sensor (1) facing side of the window (20) and is set up in a non-wetted state to scatter the laser light of the light emitter (30) more strongly than the first area (22) of the window (20) and wherein the light sensor (40) is set up to detect parts of the emitted laser light of the lidar sensor (1) that are scattered through the second area (25).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lidar-Sensor für ein Fortbewegungsmittel.The present invention relates to a lidar sensor for a means of locomotion.

Aus dem Stand der Technik sind Fortbewegungsmittel bekannt, welche Lidar-Sensoren für eine Umfelderfassung einsetzen. Darüber hinaus sind Lidar-Sensor bekannt, welche über eine Reinigungsvorrichtung verfügen, um Nässe und/oder Verschmutzungen von einem Deckglas der Lidar-Sensoren zu entfernen, über welches Laserlicht des Lidar-Sensors in ein Umfeld des Lidar-Sensors abgestrahlt wird. Als solche Reinigungsvorrichtungen sind beispielsweise Druckluftdüsen und Scheibenwischer bekannt, welche an einer Außenseite des Deckglases angeordnet sind.Means of locomotion are known from the prior art which use lidar sensors to detect the surroundings. In addition, lidar sensors are known which have a cleaning device in order to remove moisture and / or dirt from a cover glass of the lidar sensors, via which laser light from the lidar sensor is emitted into an area surrounding the lidar sensor. As such cleaning devices, for example, compressed air nozzles and windshield wipers are known, which are arranged on an outside of the cover glass.

Ferner werden im Zusammenhang mit Lidar-Sensoren für Fortbewegungsmittel häufig Lichtsensoren verwendet, die eingerichtet sind, eine durch den Lidar-Sensor abgestrahlte Lichtintensität zu erfassen, um auf Basis einer solchen Information über die Lichtintensität eine automatische Bewertung der Augensicherheit des Lidar-Sensors durchführen zu können.Furthermore, light sensors are often used in connection with lidar sensors for means of transport, which are set up to detect a light intensity emitted by the lidar sensor in order to be able to carry out an automatic assessment of the eye safety of the lidar sensor on the basis of such information about the light intensity .

US5838239A beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen einer polarisationsverändernden Substanz auf einer spiegelnden Oberfläche und insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen von Eis oder Schnee auf einer Tragfläche eines Flugzeugs. US5838239A describes a device for detecting a polarization-changing substance on a reflective surface and in particular a device for detecting ice or snow on a wing of an aircraft.

EP2191457 A1 beschreibt ein Bilderfassungssystem mit einem Bildsensor, welches an einem Fortbewegungsmittel angeordnet und nach hinten ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst das Bilderfassungssystem eine beheizbare Linse, um an der Linse auftretendes Kondenswasser zu entfernen. EP2191457 A1 describes an image acquisition system with an image sensor which is arranged on a means of locomotion and is oriented towards the rear. In one embodiment, the image acquisition system comprises a heatable lens in order to remove condensation occurring on the lens.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schlägt einen Lidar-Sensor für ein Fortbewegungsmittel vor, welcher ein Fenster mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, einen Lichtemitter und einen Lichtsensor, insbesondere eine Photodiode umfasst. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Das Fenster kann beispielsweise aus einem Kunststoff und/oder aus Glas hergestellt sein und insbesondere fluiddicht in ein Gehäuse des Lidar-Sensors integriert sein. Der Lichtemitter ist eingerichtet, Laserlicht durch den ersten Bereich des Fensters in ein Umfeld des Lidar-Sensors auszusenden. Der zweite Bereich ist auf einer dem Umfeld des Lidar-Sensors zugewandten Seite des Fensters angeordnet und in einem nicht benetzten Zustand (d. h., unter Abwesenheit einer Flüssigkeit wie Regenwasser auf dem zweiten Bereich) eingerichtet, das Laserlicht des Emitters stärker zu streuen, als der erste Bereich des Fensters. Mit anderen Worten sind die optischen Eigenschaften des ersten Bereichs des Fensters bevorzugt derart ausgelegt, dass der erste Bereich einen möglichst geringen Einfluss auf das ausgesendete Laserlicht des Lidar-Sensors hat, um auf Basis dieses Laserlichtes eine möglichst hohe Reichweite und/oder Qualität einer Umfelderfassung mittels des Lidar-Sensors zu ermöglichen. Hingegen sind die optischen Eigenschaften des zweiten Bereichs bevorzugt derart ausgelegt, dass der zweite Bereich im nicht benetzten Zustand eine vordefinierte Mindeststreuung aufweist, welche sich mit zunehmendem Benetzungsgrad reduziert. Der Lichtsensor, welcher bevorzugt eine Photodiode ist, ist eingerichtet, durch den zweiten Bereich gestreute Anteile des ausgesendeten Laserlichtes des Lidar-Sensors zu erfassen. Vorzugsweise ist der Lichtsensor derart im Umfeld des Lichtemitters angeordnet, dass er ein für die Umfelderfassung genutztes Sichtfeld des Lidar-Sensors nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Ein solcher erfindungsgemäßer Lidar-Sensor bietet insbesondere den Vorteil, dass auf Basis einer erfassten Streuung von Anteilen des ausgesendeten Laserlichtes im zweiten Bereich, Rückschlüsse auf evtl. Funktionseinschränkungen (z. B. eine reduzierte Reichweite der Umfelderfassung aufgrund einer vorliegenden Nässe auf dem Fenster) des Lidar-Sensors gezogen werden können.The present invention proposes a lidar sensor for a means of locomotion, which comprises a window with a first area and a second area, a light emitter and a light sensor, in particular a photodiode. The means of locomotion can be, for example, a road vehicle (e.g. motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle or an aircraft / airplane and / or a watercraft. The window can for example be made of a plastic and / or glass and in particular be integrated in a fluid-tight manner in a housing of the lidar sensor. The light emitter is set up to emit laser light through the first area of the window into an environment of the lidar sensor. The second area is arranged on a side of the window facing the surroundings of the lidar sensor and, in a non-wetted state (ie, in the absence of a liquid such as rainwater on the second area), is set up to scatter the laser light of the emitter more strongly than the first Area of the window. In other words, the optical properties of the first area of the window are preferably designed in such a way that the first area has as little influence as possible on the laser light emitted by the lidar sensor in order to achieve the highest possible range and / or quality of a surrounding area based on this laser light of the lidar sensor. In contrast, the optical properties of the second area are preferably designed in such a way that the second area, in the non-wetted state, has a predefined minimum scatter, which is reduced as the degree of wetting increases. The light sensor, which is preferably a photodiode, is set up to detect portions of the laser light emitted by the lidar sensor that are scattered by the second area. The light sensor is preferably arranged in the vicinity of the light emitter in such a way that it is not or only slightly influenced a field of view of the lidar sensor used for the detection of the surroundings. Such a lidar sensor according to the invention offers the particular advantage that on the basis of a detected scattering of components of the emitted laser light in the second area, conclusions can be drawn about possible functional restrictions (e.g. a reduced range of the surroundings detection due to the presence of moisture on the window) of the Lidar sensor can be pulled.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise umfasst der Lidar-Sensor darüber hinaus eine Auswerteinheit, welche beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet ist. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, einen Wert für einen Transmissionsgrad des zweiten Bereichs anhand einer Intensität des vom Lichtsensor erfassten Lichts zu ermitteln. Hierfür ist die Auswerteeinheit bevorzugt informationstechnisch mit dem Lichtsensor verbunden. Die Auswerteeinheit ist ferner eingerichtet, ein Überschreitungssignal auszugeben, wenn der Wert für den Transmissionsgrad einen vordefinierten Überschreitungswert überschreitet. Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine jeweilige erfasste Lichtintensität mit einer Mehrzahl vordefinierter Überschreitungswerte abgeglichen werden kann, um mittels des Überschreitungssignals unterschiedliche Abstufungen des Transmissionsgrades des zweiten Bereichs signalisieren zu können.The lidar sensor preferably also comprises an evaluation unit which is designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like. The evaluation unit is set up to determine a value for a transmittance of the second area on the basis of an intensity of the light detected by the light sensor. For this purpose, the evaluation unit is preferably connected to the light sensor in terms of information technology. The evaluation unit is also set up to output an excess signal if the value for the degree of transmission exceeds a predefined excess value. It should be pointed out that a respective detected light intensity can also be compared with a plurality of predefined exceeding values in order to be able to signal different gradations of the degree of transmission of the second area by means of the exceeding signal.

Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit darüber hinaus eingerichtet, auf Basis des Überschreitungssignals eine Reinigung des Fensters auf einer dem Umfeld des Lidar-Sensors zugewandten Seite zu initiieren. Eine solche Reinigung des Fensters kann beispielsweise auf Basis einer am Lidar-Sensor angeordneten Druckluftvorrichtung und/oder auf Basis eines am Lidar-Sensor angeordneten Scheibenwischers erfolgen. Darüber hinaus ist es auch denkbar davon abweichende Reinigungsverfahren für den Lidar-Sensor einzusetzen. Eine Initiierung der Reinigung erfolgt bevorzugt immer dann, wenn mittels der Auswerteeinheit auf Basis des Überschreitungssignals eine vorübergehende Überschreitung des Überschreitungswertes durch den Wert für den Transmissionsgrad ermittelt wird. Dies hat den Hintergrund, dass im Umfeld des Lidar-Sensors auftreten Nässe (z. B. durch Regentropfen und/oder von einer Straßenoberfläche durch Fortbewegungsmittel aufgewirbeltes Wasser usw.) i. d. R. nur vorübergehend auftritt. Da durch den erfindungsgemäßen Lidar-Sensor ermöglicht wird, Nässe im Umfeld des Lidar-Sensors im Sensor selbst zu ermitteln, ist der erfindungsgemäße Lidar-Sensor, im Vergleich zu Sensoren im Stand der Technik, nicht darauf angewiesen, ein externes Signal (z. B. von einem an der Windschutzscheibe des Fortbewegungsmittels angeordneten Regensensor) zu empfangen oder einen zusätzlichen Sensor zu verwenden, um auf dessen Basis eine Reinigung des Lidar-Sensors zu initiieren. Darüber hinaus ist es denkbar, dass Komponenten des Fortbewegungsmittels, welche eine Information über vorliegende Nässe im Umfeld des Fortbewegungsmittels berücksichtigen, diese Information alternativ oder zusätzlich vom Lidar-Sensor beziehen.The evaluation unit is also advantageously set up on the basis of the To initiate a cleaning of the window on a side facing the surroundings of the lidar sensor when the signal is exceeded. Such a cleaning of the window can take place, for example, on the basis of a compressed air device arranged on the lidar sensor and / or on the basis of a windshield wiper arranged on the lidar sensor. In addition, it is also conceivable to use different cleaning methods for the lidar sensor. The cleaning is preferably always initiated when the value for the degree of transmission determines that the value for the degree of transmission has temporarily exceeded the value that has been exceeded by means of the evaluation unit on the basis of the excess signal. The reason for this is that wetness occurs in the vicinity of the lidar sensor (e.g. from raindrops and / or water thrown up from a road surface by means of transport, etc.) generally only occurs temporarily. Since the lidar sensor according to the invention makes it possible to determine moisture in the vicinity of the lidar sensor in the sensor itself, the lidar sensor according to the invention is not dependent on an external signal (e.g. . from a rain sensor arranged on the windshield of the means of locomotion) or to use an additional sensor in order to initiate a cleaning of the lidar sensor on its basis. In addition, it is conceivable that components of the means of locomotion, which take into account information about existing moisture in the vicinity of the means of locomotion, obtain this information alternatively or additionally from the lidar sensor.

Alternativ oder zusätzlich ist die Auswerteeinheit eingerichtet, auf Basis des Überschreitungssignals eine Ausgabe einer Hinweismeldung im Fortbewegungsmittel zu initiieren. Bevorzugt kann das Ausgeben der Hinweismeldung immer dann erfolgen, wenn durch die Auswerteeinheit auf Basis des Überschreitungssignals eine dauerhafte Überschreitung des Überschreitungswertes durch den Wert für den Transmissionsgrad ermittelt wird. Dies hat den Hintergrund, dass beispielsweise eine Abnutzung des zweiten Bereichs (z. B. durch Wischerblätter eines Scheibenwischers) dauerhaft zu einem höheren Transmissionsgrad des zweiten Bereichs führen können. Die Hinweismeldung im Fortbewegungsmittel, welche beispielsweise in einem Kombiinstrument und/oder einem Display eines Bordcomputersystems ausgegeben wird, kann dementsprechend eine Aufforderung zur Überprüfung des Fensters des Lidar-Sensors durch eine Service-Werkstatt oder davon abweichende Informationen umfassen. Weiter bevorzugt wird auf Basis des Überschreitungssignals mittels der Auswerteeinheit ein Konfidenzwert ermittelt und ausgegeben, welcher eine Zuverlässigkeit eines Messsignals einer Umfeldmessung durch den Lidar Sensor repräsentiert. Mit jeweiligen Messsignalen des Lidar-Sensors korrespondierende Konfidenzwerte können anschließend im Zuge einer Analyse des Umfeldes des Lidar-Sensors vorteilhaft berücksichtigt werden.As an alternative or in addition, the evaluation unit is set up to initiate an output of a notification message in the means of transport on the basis of the excess signal. The notification message can preferably be output whenever the value for the degree of transmission determines that the value for the degree of transmission has permanently exceeded the value that has been exceeded on the basis of the excess signal. The background to this is that, for example, wear and tear on the second area (e.g. due to the wiper blades of a windshield wiper) can permanently lead to a higher degree of transmittance in the second area. The notification message in the means of transport, which is output, for example, in an instrument cluster and / or a display of an on-board computer system, can accordingly include a request for the window of the lidar sensor to be checked by a service workshop or information deviating therefrom. More preferably, on the basis of the exceedance signal, the evaluation unit determines and outputs a confidence value which represents the reliability of a measurement signal from a measurement of the surroundings by the lidar sensor. Confidence values corresponding to the respective measurement signals of the lidar sensor can then advantageously be taken into account in the course of an analysis of the surroundings of the lidar sensor.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Lidar-Sensor darüber hinaus eine Überwachungseinheit, welche wie die Auswerteinheit beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet ist. Ferner ist es denkbar, dass die Überwachungseinheit und die Auswerteeinheit ein und dieselbe Komponente des Lidar-Sensors und/oder separate Hardware- und/oder Softwareteile einer Recheneinheit des Lidar-Sensors sind. Die Überwachungseinheit ist eingerichtet, einen Wert für den Transmissionsgrad des zweiten Bereichs anhand einer Intensität des vom Lichtsensor erfassten Lichts zu ermitteln und ein Unterschreitungssignal auszugeben, wenn der Wert für den Transmissionsgrad einen vordefinierten Unterschreitungswert unterschreitet.In an advantageous embodiment of the present invention, the lidar sensor also includes a monitoring unit which, like the evaluation unit, is designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like. Furthermore, it is conceivable that the monitoring unit and the evaluation unit are one and the same component of the lidar sensor and / or separate hardware and / or software parts of a computing unit of the lidar sensor. The monitoring unit is set up to determine a value for the transmittance of the second area on the basis of an intensity of the light detected by the light sensor and to output an undershoot signal if the value for the transmittance falls below a predefined undershoot value.

Vorteilhaft ist die Überwachungseinheit auf Basis des Unterschreitungssignals eingerichtet, den Lidar-Sensor in einen augensicheren Zustand zu versetzen und/oder eine Ausgabe einer Warnmeldung im Fortbewegungsmittel zu initiieren. Ein augensicherer Zustand des Lidar-Sensors ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass eine Sendeleistung des Lichtemitters reduziert wird oder indem der Lichtemitter vollständig deaktiviert wird. Eine im Fahrzeug ausgegebene Warnmeldung kann beispielsweise auf eine erhöhte Sendeleistung (z. B. aufgrund eines Defektes) des Lidar-Sensors hinweisen, bevorzugt gekoppelt mit einer Aufforderung zur Überprüfung des Lidar-Sensors durch eine Service-Werkstatt.The monitoring unit is advantageously set up on the basis of the undershoot signal to put the lidar sensor in an eye-safe state and / or to initiate an output of a warning message in the means of transport. An eye-safe state of the lidar sensor can be achieved, for example, by reducing a transmission power of the light emitter or by completely deactivating the light emitter. A warning message output in the vehicle can, for example, indicate an increased transmission power (e.g. due to a defect) of the lidar sensor, preferably coupled with a request for the lidar sensor to be checked by a service workshop.

Darüber hinaus ist es denkbar, dass der zweite Bereich des Fensters innerhalb und/oder außerhalb eines Sichtfeldes des Lidar-Sensors angeordnet ist. Im Falle einer teilweisen oder vollständigen Anordnung des zweiten Bereichs innerhalb des Sichtfeldes des Lidar-Sensors kann dieser vorzugsweise in einem Randbereich des Sichtfeldes angeordnet sein, welcher für die Umfelderkennung durch den Lidar-Sensor nicht relevant oder zumindest nicht funktionseinschränkend ist.In addition, it is conceivable that the second area of the window is arranged inside and / or outside a field of view of the lidar sensor. In the case of a partial or complete arrangement of the second area within the field of view of the lidar sensor, the latter can preferably be arranged in an edge area of the field of view which is not relevant or at least does not restrict the function of the environment recognition by the lidar sensor.

Vorteilhaft ist der Lidar-Sensor als Zeilenscanner oder Spaltenscanner oder als Flash-Lidar-Sensor ausgeführt, ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.The lidar sensor is advantageously designed as a line scanner or column scanner or as a flash lidar sensor, without being restricted to these embodiments.

Weiter bevorzugt ist der zweite Bereich des Fensters durch eine Oberflächenbehandlung eines Bereichs des Fensters und/oder durch Aufbringen eines lichtstreuenden Elementes (z. B. eine Folie, ein Glas- oder ein Kunststoffplättchen, usw.) auf einen Bereich des Fensters erzeugt. Weiter bevorzugt weist der zweite Bereich des Fensters eine vordefinierte Rauigkeit auf, welche insbesondere mittels Schleifen und/oder Ätzen und/oder Druckluftstrahlen (z. B. Sandstrahlen) oder mittels eines davon abweichenden Verfahrens erzeugt ist.More preferably, the second area of the window is produced by surface treatment of an area of the window and / or by applying a light-scattering element (e.g. a film, a glass or plastic plate, etc.) to an area of the window. More preferably, the second area of the window has a predefined roughness, which in particular by means of Grinding and / or etching and / or compressed air blasting (z. B. sandblasting) or is generated by means of a method deviating therefrom.

Ferner ist es möglich, dass der Lichtsensor unbeweglich an einer vordefinierten Position mit einer vordefinierten Ausrichtung innerhalb des Lidar-Sensors angeordnet ist und eingerichtet ist, wenigstens einen Teil des zweiten Bereichs zu erfassen. Besonders vorteilhaft werden eine Anordnungsposition und eine Ausdehnung des zweiten Bereichs derart gewählt, dass diese im Wesentlichen mit einem Sichtfeld des Lichtsensors im Bereich des Fensters übereinstimmen. Auf diese Weise kann in einem nicht benetzten Zustand des zweiten Bereichs ein maximaler Streulichtanteil mittels des Lichtsensors erfasst werden und somit eine höhere Zuverlässigkeit einer Nässeerkennung erzielt werden.It is also possible for the light sensor to be arranged immovably at a predefined position with a predefined orientation within the lidar sensor and to be set up to detect at least part of the second area. An arrangement position and an extension of the second area are particularly advantageously selected such that they essentially coincide with a field of view of the light sensor in the area of the window. In this way, in a non-wetted state of the second area, a maximum proportion of scattered light can be detected by means of the light sensor and thus a higher level of reliability of wetness detection can be achieved.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtsensor rotierbar innerhalb des Lidar-Sensors angeordnet und eingerichtet, in jeder Winkelstellung einer Rotationsbewegung jeweils wenigstens einen Teil des zweiten Bereichs zu erfassen. Vorzugsweise ist der Lichtsensor an einer Rotationsachse des Lichtemitters des Lidar-Sensors angeordnet, so dass er eine feste Kopplung mit dem Lichtemitter aufweist. Eine rotierbare Anordnung des Lichtsensors bietet den Vorteil, dass der zweite Bereich, welcher sich in dieser Ausgestaltung bevorzugt entlang der Rotationsrichtung erstreckt, an unterschiedlichen Winkelpositionen erfassbar ist, so dass eine ggf. uneinheitliche Benetzung des zweiten Bereichs erfasst werden kann. Auf Basis einer solchen Information über jeweilige Benetzungsgrade entlang der Rotationsrichtung ist es beispielsweise möglich, Messsignale einer Umfeldmessung des Lidar-Sensors in Abhängigkeit dieser Information in angepasster Weise zu verarbeiten. Alternativ oder zusätzlich ist es auf Basis dieser Information möglich, eine Reinigung des Lidar-Sensors nur in solchen Bereichen des Fensters durchzuführen, in denen der zweite Bereich eine (erhöhte) Benetzung aufweist. Eine rotierbare Anordnung des Lichtsensors ist von besonderem Vorteil, wenn der Lidar-Sensor eingerichtet ist, in einer Hauptscanrichtung größere Winkelbereiche zu erfassen (z. B. 100° bis 360°).In a particularly advantageous embodiment, the light sensor is arranged rotatably within the lidar sensor and is set up to detect at least part of the second area in each angular position of a rotational movement. The light sensor is preferably arranged on an axis of rotation of the light emitter of the lidar sensor, so that it has a fixed coupling with the light emitter. A rotatable arrangement of the light sensor offers the advantage that the second area, which in this embodiment preferably extends along the direction of rotation, can be detected at different angular positions, so that any inconsistent wetting of the second area can be detected. On the basis of such information about respective degrees of wetting along the direction of rotation, it is possible, for example, to process measurement signals from a measurement of the surroundings of the lidar sensor in an adapted manner as a function of this information. Alternatively or additionally, it is possible on the basis of this information to carry out cleaning of the lidar sensor only in those areas of the window in which the second area exhibits (increased) wetting. A rotatable arrangement of the light sensor is particularly advantageous if the lidar sensor is set up to capture larger angular ranges (for example 100 ° to 360 °) in a main scanning direction.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors in einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors in einer zweiten Ausführungsform; und
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors in einer dritten Ausführungsform.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show:

1 a schematic cross-sectional view of a lidar sensor according to the invention in a first embodiment;
2 a schematic perspective view of a lidar sensor according to the invention in a second embodiment; and
3 a schematic perspective view of a lidar sensor according to the invention in a third embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors 1 in einer ersten Ausführungsform. Der Lidar-Sensor 1 umfasst ein Gehäuse 10 und ein aus Glas bestehendes Fenster 20, welches einen ersten Bereich 22 und einen zweiten Bereich 25 aufweist. Der zweite Bereich 25 weist eine aufgeraute Oberfläche auf, welche durch Anwendung eines Sandstrahlprozesses hergestellt ist. Der Lidar-Sensor 1 umfasst darüber hinaus einen Lichtemitter 30 und einen Lichtdetektor 35, welche an einer gemeinsamen Rotationsachse 60 angeordnet sind und welche eingerichtet sind, ein Umfeld des Lidar-Sensors 1 abzutasten. Ebenfalls an der Rotationsachse 60 angeordnet ist ein Lichtsensor 40, welcher eingerichtet ist, durch den zweiten Bereich 25 gestreute Anteile eines durch den Lichtemitter 30 ausgesendeten Laserlichtes zu empfangen. Ein durch den Lichtsensor 40 erzeugtes Empfangssignal wird an eine Auswerteeinheit 50 und eine Überwachungseinheit 55 des Lidar-Sensors 1 übertragen, welche jeweils unterschiedliche Softwarekomponenten sind, die von ein und demselben Mikrocontroller ausgeführt werden. Der Mikrocontroller ist darüber hinaus informationstechnisch mit einer (nicht gezeigten) Ansteuereinheit des Lichtemitters 30 verbunden, um eine Sendeleistung des Lichtemitters 30 beeinflussen zu können. Schließlich umfasst der Lidar-Sensor 1 eine Reinigungsvorrichtung 70, welche hier in Form von Druckluftdüsen ausgebildet ist, die eingerichtet sind, Druckluftströmungen entlang einer Außenseite des Fensters 20 zu erzeugen, um auf dem Fenster vorhandene Nässe und/oder Verschmutzungen zu entfernen. 1 shows a schematic cross-sectional view of a lidar sensor according to the invention 1 in a first embodiment. The lidar sensor 1 includes a housing 10 and a window made of glass 20th which is a first area 22nd and a second area 25th having. The second area 25th has a roughened surface which is produced by using a sandblasting process. The lidar sensor 1 also includes a light emitter 30th and a light detector 35 , which on a common axis of rotation 60 are arranged and which are set up, an environment of the lidar sensor 1 to feel. Also on the axis of rotation 60 a light sensor is arranged 40 which is established by the second area 25th scattered portions of a by the light emitter 30th to receive emitted laser light. One by the light sensor 40 The received signal is sent to an evaluation unit 50 and a monitoring unit 55 of the lidar sensor 1 transmitted, which are each different software components that are executed by one and the same microcontroller. In terms of information technology, the microcontroller also has a control unit (not shown) for the light emitter 30th connected to a transmission power of the light emitter 30th to be able to influence. Finally, it includes the lidar sensor 1 a cleaning device 70 , which is designed here in the form of compressed air nozzles which are set up to flow compressed air along an outside of the window 20th to generate in order to remove existing moisture and / or dirt on the window.

2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors 1 in einer zweiten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nur die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben werden. Der Lichtsensor 40 ist hier ortsfest bezüglich des Gehäuses 10 angeordnet und auf einen zweiten Bereich 25 des Fensters 20 ausgerichtet, welcher hinsichtlich einer Größe und einer Anordnungsposition im Wesentlichen mit einem Sichtfeld des Lichtsensors 40 im Bereich des Fensters 20 übereinstimmt. 2 shows a schematic perspective view of a lidar sensor according to the invention 1 in a second embodiment. It should be noted that, in order to avoid repetition, only the differences between the first and the second embodiment are described below. The light sensor 40 is stationary here with respect to the housing 10 arranged and on a second area 25th of the window 20th aligned, which in terms of a size and an arrangement position essentially with a field of view of the light sensor 40 in the area of the window 20th matches.

3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors 1 in einer dritten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform beschrieben werden. Der Lichtsensor 40 ist hier rotierbar an einer Rotationsachse 60 angeordnet. Darüber hinaus erstreckt sich der zweite Bereich 25 entlang einer Rotationsrichtung der Rotationsachse 60, so dass der zweite Bereich in jeder Winkelstellung des Lichtsensors 40 durch den Lichtsensor 40 erfassbar ist. Eine Reinigungsvorrichtung 70 des Lidar-Sensors 1 ist hier in Form eines Scheibenwischers ausgeführt, welcher im aktiven Zustand über eine Außenseite des Fensters 20 bewegt wird. 3 shows a schematic perspective view of a lidar sensor according to the invention 1 in a third embodiment. It should be noted that, in order to avoid repetition, only the differences between the second embodiment and the third embodiment will be described. The light sensor 40 is here rotatable on a rotation axis 60 arranged. In addition, the second area extends 25th along a direction of rotation of the axis of rotation 60 so that the second area in every angular position of the light sensor 40 through the light sensor 40 is detectable. A cleaning device 70 of the lidar sensor 1 is designed here in the form of a windshield wiper, which in the active state over an outside of the window 20th is moved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 5838239 A [0004]
EP 2191457 A1 [0005]

Claims

Lidar sensor (1) for a means of locomotion, comprising: • a window (20) with a first area (22) and a second area (25), • a light emitter (30), and • a light sensor (40), in particular a photodiode, wherein • the light emitter (30) is set up to emit laser light through the first area (22) of the window into an area surrounding the lidar sensor (1), • the second area (25) o is arranged on a side of the window (20) facing the surroundings of the lidar sensor (1), and ◯ is set up in a non-wetted state to scatter the laser light of the light emitter (30) more strongly than the first area (22) of the window (20), and • the light sensor (40) is set up to detect portions of the laser light emitted by the lidar sensor (1) that are scattered through the second area (25).

Lidar sensor (1) Claim 1 further comprising • an evaluation unit (50), wherein the evaluation unit (50) is set up, • to determine a value for a transmittance of the second area (25) based on an intensity of the light detected by the light sensor (40), and • to output an excess signal, if the value for the degree of transmission exceeds a predefined excess value.

Lidar sensor (1) Claim 2 The evaluation unit (50) is set up to initiate a cleaning of the window (20) on a side facing the surroundings of the lidar sensor (1) on the basis of the excess signal, and / or • to issue a warning message based on the excess signal to initiate in the means of locomotion, and / or • to determine and output a confidence signal based on the excess signal, which represents the reliability of a measurement signal of a measurement of the surroundings by the lidar sensor (1).

Further comprising lidar sensor (1) according to one of the preceding claims • a monitoring unit (55), the monitoring unit (55) being set up, • to determine a value for the transmittance of the second area (25) based on an intensity of the light detected by the light sensor (40), and • to output an underflow signal if the value for the transmittance falls below a predefined underflow value.

Lidar sensor (1) Claim 4 , wherein the monitoring unit (55) is set up on the basis of the undershoot signal, • to put the lidar sensor (1) in an eye-safe state, and / or • to initiate an output of a warning message in the means of transport.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the second region (25) of the window (20) lies inside and / or outside a field of view of the lidar sensor (1).

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the lidar sensor (1) • a line scanner, or • a column scanner, or • is a flash lidar sensor.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the second region (25) of the window (20) • by a surface treatment of a region of the window (20), and / or • is generated by applying a light-scattering element to an area of the window (20), and / or • has a predefined roughness, which is generated in particular by means of grinding and / or etching and / or compressed air jets.

Lidar sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the light sensor (40) • is arranged immovably at a predefined position with a predefined orientation within the lidar sensor (1), and • is set up to capture at least part of the second area (25).

Lidar sensor according to one of the Claims 1 until 8th wherein the light sensor (40) • is rotatably arranged within the lidar sensor (1), and • is set up to detect at least part of the second area (25) in each angular position of a rotational movement.